Tähtede energiat rakendavad tohutud ujuvkonstruktsioonid võivad olla inimkonna koduks. Tõsi, nende ehitamine saab olema uskumatu ülesanne. Kaugetest tähtedest tiirlevad hiiglaslikud rõngamaailmad on ulmes muutunud ikooniks. Nende puhtad maastikud, mis on suletud õhukestesse rõngaskonstruktsioonidesse, õhutavad meie kujutlusvõimet. Rõngamaailmast on saanud inimkonna ühine motiiv, tuleviku alus.
"See kõik on muidugi jama," ütleb pensionile läinud professor Freeman Dyson. Just Dyson populariseeris nende megastruktuuride ideed; nad said lõpuks teada kui Dysoni sfäärid. Dyson omakorda "laenas selle idee" ulmekirjanikult Olaf Stapledonilt oma 1937. aasta romaanis "Star Maker", milles rändav maavärin kohtab sarnaseid megastruktuure, mis neelavad läheduses asuvate tähtede energiat. Ehkki Dyson nägi neid kerasid tähest maksimaalse energiakoguse absorbeerimiseks orbitaalstruktuuride kestadena, tunnistasid ulmekirjanikud tähe katteks elamiskõlblike kerade võimalust.
Kümme aastat pärast seda, kui Dysoni 1960. aastal ilmunud artikkel selliste struktuuride kohta avaldati ajakirjas Science, otsustas Larry Niven oma romaani „Ringmaailm“aluseks võtta ekvatoriaalrõnga Dysoni sfäärina.
Ringmaailmad on sellest ajast alates mänginud videomängusarjas Halo, 2013. aasta filmis Elysium ja Ian Banksi romaanis Kultuur. Halos on need hiiglaslikud tehismaailmad, kus inimestel on võimalus elada rõnga siseküljel, samas kui väliskülge kaitseb tugev kest. Neil Blomkampi Elysiumis keerleb ringmaailm Maa ümber ja näeb rohkem välja nagu kosmosejaam. Kuidas selliseid rõngaid päriselus üles ehitate?
Nagu iga välja puhul, on suurus oluline. Rõngamaailm on megastruktuur ja selle ehitamine nõuab tohutult palju materjale ja energiat.
Asteroidide kogumine
Ulmekirjanik ja endine astronoom Alastair Reynolds usub, et “Kuiperi vöös on piisavalt materjali, et midagi ehitada. Me võiksime absorbeerida kõik väikesed asteroidid, filtreerida lenduvad materjalid, jätta puhta kivimi ja ehitada sellest uskumatud struktuurid."
Reklaamvideo:
Siiski on kohti, kus seda materjali on arvukalt. Kuiperi vöö - see on Päikesesüsteemi piirkond, mis ulatub umbes 2,97 miljardit kilomeetrit Neptuuni orbiidist kaugemale. See on täidetud asteroidilaadsete kehadega, mis võiksid olla ideaalsed tooraineallikad.
Astronoom Katie Mack pole temaga nõus. Ta ütleb: "Kuiperi vöö on üsna laialivalguv ja õige koguse materjali kogumiseks peate üsna mitu korpust kokku panema ja lahti võtma."
Kui - ja see on suur, siis - kui tulevikuühiskonnal on piisavalt aega ja võimalusi materjali kogumiseks ja transportimiseks Kuiperi vööst vajalikule orbiidile, on ringimaailma ehitamiseks piisavalt toorainet. Siiski jääb küsimus, kas selle aja ja ressursside investeerimine on mõttekas.
Rõngamaailm peab toetama ka mingisugust gravitatsiooni; vastasel juhul hõljuks kõik, sealhulgas eluks vajalik atmosfäär, sügavasse kosmosesse. Kõige tavalisem kunstliku gravitatsiooni tekitamise viis on tsentrifugaaljõu genereerimine pöörlemise teel. Sellise massiivse objekti saamine vajaliku kiirusega pöörlema on aga kolossaalne ülesanne.
Pöörlemisjõud peavad olema ühtlaselt jaotunud, vastasel juhul võib konstruktsioon end lahti rebida. Õnneks ruumis hõõrdumist pole ja pöörlemine soovitud kiirusel ei aeglustu.
Mida suurem on rõngamaailma läbimõõt, seda rohkem jõude pöörlevale konstruktsioonile mõjuvad. Macki sõnul sõltub nende rõngale mõjuvate nihkejõudude tugevus sellest, "kui lähedal sa tähele oled ja kui suurt gravitatsiooni vajad."
Tundmatu jõud
Kui eeldada, et rõngamaailmal on sama läbimõõt kui Maa orbiidil (umbes 300 miljonit kilomeetrit) ja see nõuab 1G raskust, siis peaks see pöörlema kiirusega umbes 1,9 miljonit kilomeetrit tunnis. Sellel tegutsevad jõud on nii võimsad, et Macki sõnul "peame leidma uue viisi aatomite sidumiseks."
Selle teoreetilise probleemi üks teoreetilisi lahendusi võib peita mingis vormis piesoelektrilisuses. Lihtsamalt öeldes saab materjali kunstlikult tugevdada, juhtides elektrit selle kaudu.
Arvestades rõnga suurust ja vajalikku energiat, on selle kolossaalse ettevõtte tõhususes siiski taas küsimus seatud. Võimsus tuleb kogu struktuuris ühtlaselt jaotada, vähendades samal ajal katastroofilise voolukatkestuse riski nullini.
Ülim väljakutse on hoida rõngamaailm staari ümber stabiilsel orbiidil. Reynolds meenutab, et vahetult pärast Larry Niveni filmi Ringworld avaldamist "arvutasid fännid, et kui Ringworld liiguks tähele veidi lähemale, oleks tasakaal häiritud, struktuur triiviks ja lõpuks plahvataks".
Niven hoolitses selle eest The Ringworldi hilisemates romaanides, kinnitades konstruktsiooni välisservadele raketid, mis stabiliseeriksid pidevalt selle asukohta ja tagaksid selle tsentreerimise tähe suhtes.
Kui eeldame, et tulevikuühiskonnal on rõngamaailma ehitamiseks laiaulatuslikud tehnilised võimalused, siis lahendavad nad konstruktsiooni tugevdamise ja selle orbiidi stabiilsuse säilitamise küsimuse, mida nad siis järgmisena ette võtavad?
Kultuuris kasutati orbitaaljaamu suurte eluruumidena, Halo-sarjas aga viimsepäeva seadmeid, mis olid kavandatud ohtlike nakkuste detoneerimiseks ja hävitamiseks. Dyson nägi oma valdkondi tähelt saadava energia maksimeerimise vahendina, mitte aga alternatiivina maastiku kujundamisele, et muuta need inimesele sobivaks.
Mack ütleb: "Me võiksime luua rõngamaailma, et mitte olemasolevaid maailmu ümbritseda." Ta usub siiski, et see lahendus ei pruugi olla kõige tõhusam. Teadlane usub, et "iga ühiskond, mis suudab hõlpsasti üles ehitada rõngamaailma taolise struktuuri, võib hõlpsalt leida kivise planeedi ja seda oma äranägemise järgi terrassida".
Ehkki maastiku kujundamise tehnoloogia erineb orbitaalrõnga ehitamiseks vajalikust, jääb üldise tehnilise arengu tase umbes samaks. Teisest küljest jäävad rõngamaailmad kogu nende teoreetilise hiilguse jaoks teaduslikult kättesaamatuks ja ebaefektiivseks tähetehnoloogia näideteks.
Ilja Khel
